Genotoksik Kolibaktin Kolon Kanserini Nasıl Tetikliyor?

İnsan bağırsak mikrobiyotası üyeleri, kolorektal kanserin (CRC) gelişimi ve ilerlemesinde rol oynamaktadır. CRC ile ilişkili bu mikroorganizmalar, genotoksinlerin üretimi de dahil olmak üzere çeşitli mekanizmalar yoluyla karsinojenezi etkileyebilir. Kolibaktin, bazı bağırsak kommensal Escherichia coli suşları (pks + E. coli) dahil olmak üzere, pks genomik adayı barındıran organizmalar tarafından yapılan genotoksik ikincil bir metabolittir. Memeli hücrelerinin pks + E. coli ile geçici enfeksiyonu, hücre siklusunun durmasına, DNA çift iplik kopmasına ve yaşlanmaya neden olur. Ayrıca, kollibaktin üreten E. coli, kolit ile ilişkili CRC'nin birçok fare modelinde tümör ilerlemesini hızlandırır ve ailevi adenomatoz polipozlu ve CRC'li hastalarda fazla eksprese edilir. Kolibaktinin kanserle olan güçlü ilişkisine rağmen, aktif genotoksik metabolit, bugüne kadar bilim insanları tarafından tam olarak izole edilememiş ve dolayısıyla bu ilişkinin mekanizması sınırlı derecede anlaşılabilmiştir.

Son on yılda, çoklu tamamlayıcı yaklaşımlar, kolibaktinin kimyasal yapısı hakkında dolaylı bilgiler sağlamıştır. İlginç bir şekilde, metabolitlerin pks + E. coli'nin mutant suşlarından izolasyonu ve yapısal karakterizasyonu, kolibaktinin muhtemelen DNA alkilleyici doğal ürünlerde bulunan reaktif bir yapısal motif olan bir siklopropan halka içerdiğini ortaya koymuştur. Bu, kolibaktinin DNA'yı kovalent olarak değiştirebileceği varsayımını ortaya çıkarmıştır.

Yapılan yeni bir çalışmada araştırmacılar, aktif genotoksinin kimyasal yapısı ve etki şekli hakkında bilgi edinmek için, pks + E. coli ile enfekte insan hücrelerinden gelen kolibaktin DNA eklentilerini (addukt) tanımlayıp yapısal olarak karakterize etmeyi amaçladılar.

Kolibaktin DNA Hasarına Yol Açıyor

Araştırmacılar, hedeflenmemiş sıvı kromatografisi-kütle spektrometresi bazlı DNA adduktomiklerini kullanarak, geçici olarak pks + E. coli ile enfekte olmuş memeli hücre soylarında bulunan DNA eklentilerini veya pks genlerini kaybeden bir mutant suşu karşılaştırdılar. Pks + E. coli'ye maruz kalan hücrelere özgü iki adenin eklentisini keşfettiler. Bu eklentiler bilinen kolibaktin biyosentetik öncüllerinin izotopik etiketli versiyonlarının E. coli-memeli hücre sistemine beslenmesiyle pks-ilişkili olduğu doğruladılar. Pks-bağımlı eklentiler ayrıca, klinik olarak kolibaktin üreten E. coli izolatlarına maruz kalan insan hücrelerinde ve pks + E. coli ile monoklonlanmış farelerin kolonik epitel hücrelerinde de bulundu.

Araştırmacılar sonuçların, barsak bakteriyel genotoksin kolibaktininin in vivo DNA'yı alkillediğine dair doğrudan kanıtlar sunduğunu, bunun da kolibaktinin CRC'ye nasıl katkıda bulunabileceği hakkında mekanik bilgiler sağladığını belirttiler. Pks + E. coli'nin memeli hücrelerinde ve farelerde DNA eklenti üretme kabiliyetinin, kolibaktinin kanser gelişimine veya ilerlemesine dahil edilmesine destek sağladığını aktardılar. Kolibaktinin aracılık ettiği DNA hasarının ve bunun sonucunda ortaya çıkan genomik dengesizliğin, potansiyel olarak kolorektal karsinojenezin altında yatan bir aracısı olabileceğini vurguladılar.